6.1.1. Термохимические уравнения и расчеты

Значения тепловых эффектов в той или иной степени зависят от внешних условий (температуры, давления и др.), поэтому, чтобы иметь возможность сравнивать тепловые эффекты различных реакций термохимические измерения проводят при одинаковых условиях, а именно:

1) в реакции участвуют индивидуальные вещества в их наиболее устойчивых модификациях;

2) концентрации реагентов составляют 1 моль вещества на 1 кг растворителя;

3) давление соответствует 1 атм (760 мм рт. ст.; 101325 Па).

Такие условия называют стандартными.

Иногда в стандартные условия включают температуру (25⁰С или 298 K), но это требование не является обязательным.

За стандартное состояние (обозначают верхним индексом ⁰) принято устойчивое состояние вещества (устойчивая модификация  для веществ в конденсированном состоянии; состояние идеального газа  для газов), в котором оно существует при давлении 101,3 кПа.

Величину теплового эффекта реакции, измеренную при стандартных условиях и взятую с обратным знаком, называют стандартной энтальпией реакции и обозначают Н⁰.

Стандартной энтальпией образования вещества ( ) называют изменение энтальпии реакции образования 1 моль данного вещества из соответствующих простых веществ, взятых в стандартном состоянии при стандартных условиях. Например:

C_(тв.)  О_2(газ)  СО_2(газ); CO₂  393,5 кДж/моль.

Уравнения химических реакций, в которых указана величина теплового эффекта (изменения энтальпии), называют термохимическими:

H₂ + O₂ = H₂O + 286 кДж,

или

H₂ + O₂ = H₂O H = 286 кДж.

Термохимические уравнения составляют таким образом, чтобы в качестве продукта всегда образовывался 1 моль вещества, поэтому в таких уравнениях стехиометрические коэффициенты могут быть дробными.

Величины стандартных энтальпий образования наиболее устойчивых простых веществ считают равными нулю. Например:

O₂  0;

O₃  0.

Величины стандартных энтальпий образования веществ  это справочный материал. Следует отметить, что различному агрегатному состоянию одного и того же вещества могут соответствовать различные значения стандартных энтальпий образования.

Например:

H₂O_(жидк.)  286 кДж/моль;

H₂O_(газ)  242 кДж/моль.

Стандартной энтальпией сгорания вещества ( ) называется стандартная энтальпия реакции окисления 1 моль данного вещества до конечных продуктов окисления при стандартных условиях. Например:

С₆H₁₂O_6(тв.)  6O_2(газ)  6CO_2(газ)  6H₂O_(жидк.);

С₆H₁₂O₆  2810 кДж/моль.

Для высших оксидов элементов значения стандартных энтальпий сгорания принимают равными нулю.

Например:

СO₂ = 0.

В настоящее время закон Гесса формулируется так:

Изменение энтальпии реакции образования заданных продуктов из данных реагентов не зависит от числа и вида реакций, в результате которых образуются эти продукты.

Для расчета энтальпий некоторых процессов вместо закона Гесса удобнее применять следствия из него.

I следствие:

Энтальпия реакции равна сумме стандартных энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

Для реакции:

aA + bB  cC  dD

математическое выражение I следствия из закона Гесса в общем виде выглядит следующим образом: